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摘要：近年來，科技不斷發展，廣播電視行業也在不斷進步，從之前的開路模擬電視廣播升級為現在的地面數字電視廣播，不僅收視收聽質量大大提高，而且單個頻道可傳輸的電視節目從一套提高到了八套，還可以傳輸高清節目。而地面數字電視的最大特點之一就是可以使用單頻網進行網絡覆蓋，目前，單頻網已經成為地面數字電視系統中最為常用的組網方式，在整個行業中得到了廣泛的運用。與傳統的多頻率地面無線覆蓋技術相比較，單頻網最直接的好處是可以節省有限的頻譜資源，能夠以更高的頻譜利用率覆蓋更為寬廣的地域范圍。本文主要介紹了單頻網的技術特點、組網設備、相關技術及應用實例。

關鍵詞：地面數字廣播電視；單頻網組網技術

1單頻網組網的優勢及技術原理

1.1單頻網組網的優勢

單頻網組網就是在不同的發射臺站使用相同的載波頻率、相同的信道編碼/調制以及相同的廣播電視節目來發射實現覆蓋一定范圍的服務區。有單頻網就有多頻網，多頻網頻率資源利用率低，信號輻射和電磁污染大，覆蓋范圍不夠均勻且對附近其他網絡有較大干擾，而單頻網就可以很好地解決這些問題，因此在未來地面數字電視中主流的組網方式會是單頻網而非多頻網。

1.2單頻網組網的技術原理

單頻網的工作原理與全球定位系統（GPS）相似，因此，想要了解單頻網的工作原理，就需要了解全球定位系統的工作原理。全球定位系統在進行導航時需要根據地理位置來進行導航，單頻網在此基礎上有一定的延伸，除此之外還加入了數字廣播電視技術。在實際進行信息傳播時，發射臺站通過GPS提供的時間信息配合完善的數字廣播電視技術，實現發射的頻率同步、時間同步及比特同步。

2單頻網組網技術

地面數字電視單頻網是一個網絡化的系統，由單頻網適配系統、節目分配傳輸系統、數字同步發射系統和監控管理系統等組成，下面著重介紹一下幾個主要的系統。

2.1單頻網適配系統

在整個單頻網系統的組建過程中，最重要的環節之一就是適配系統，在實際使用中，單頻網適配主要是通過單頻網適配器來完成，它的主要作用是實現碼率的適配以及秒幀初始化包（SIP）的插入，它的主要工作過程可以分為以下兩步：第一步就是SIP的插入，單頻網適配器根據GPS提供的時間信息在TS流中周期性地插入SIP，SIP嚴格定義了每個發射臺站的發射時間；第二步是TS流的碼率適配工作，在碼流數據不足一個TS包時自動插入單頻網適配空包完成TS流的碼率適配。

2.2節目分配傳輸系統

節目分配傳輸系統是信號傳輸的重要環節之一，它直接影響整個單頻網組網的成功構建。一般來說，地面數字電視節目傳輸系統需要滿足的要求是要全透明傳輸，基于SIP相關定義要求，網絡所產生的最大延遲必須小于1s，這樣后面的同步發射系統才能實現同步。而且，最終的TS碼流抖動需要控制在100ns之內，以保證地面數字電視激勵器不會因為TS流的抖動而誤認為節目源端在進行節目調整，從而導致激勵器執行復位操作。目前，主要通過專用網絡（如光纖、微波、衛星等），將單頻網適配器輸出的碼流分配到不同的發射站點，保證節目全透明傳輸。由于需要基礎設施建設，這種單頻網組網方式成本昂貴，但是質量穩定可靠。

2.3數字同步發射系統

數字同步發射系統是單頻網組網技術中最重要的處理單元，在各個發射站點，激勵器需要將接收到的TS復用流調制成射頻信號并根據SIP中定義的時間信息，結合當地GPS提供的時間信息，計算出本地延遲時間，保證射頻信號的載波同步和發射時間同步，滿足單頻網的同步要求。

3地面數字電視單頻網實例

目前，地面數字廣播電視在國內使用范圍非常廣泛，一些技術也取得了突破性進展。從2015年開始，中央在全國開展實施中央廣播電視無線數字化覆蓋工程，因此本文以重慶市長壽區為例，簡單介紹一下地面數字廣播電視在實踐中的使用。

3.1相關標準及傳輸頻道

根據廣電總局的統一規劃，長壽區的地面數字電視采用我國自主研發的DTMB標準，采用時域同步正交頻分復用（TimeDomainSynchronousOFDM，TDS-OFDM）調制方式，具有碼字捕獲快速和同步跟蹤穩健、頻譜利用效率高、移動性能好、廣播覆蓋范圍大、多業務廣播方便等優點。該標準于2007年8月1日起強制執行。根據長壽當地的地形特征以及頻譜現狀，規劃確定了兩個站點，分別是主站西山發射臺（海拔950m）和輔站羅圍山發射臺（海拔600米），工作頻道均為DS17（傳輸4套節目）及DS19（傳輸8套節目），射頻中心頻率為506MHz及522MHz。3.2系統組成根據總體設計，單頻網的適配工作已在節目的衛星上行前完成，也就是說，在衛星上行的節目流中已完成了SIP插入和TS流碼流的適配工作，所以在長壽區的地面數字建設項目包含下面幾個部分。

3.2.1衛星接收天線及數字衛星接收機（節目分配傳輸系統）根據廣電總局的統一部署，長壽區地面數字廣播電視系統采用衛星方式接收12套中央廣播電視節目，位于西山主站的DVS-2018衛星接收機（四川九州電子科技股份有限公司）和羅圍山輔站UMH160接收機（惠州市偉樂科技股份有限公司）通過屋頂的衛星接受天線接收中星6A衛星轉發的12套中央廣播電視節目（衛星參數分別為4130V14800和4145V8329）TS流送入激勵器。這種傳輸方式簡單可靠，碼流傳輸信號較為穩定，相比微波傳輸更少發生信號抖動的問題，保證了碼流的全透明傳輸和單頻網組網的比特同步。

3.2.2激勵器及GPS（數字同步發射系統）激勵器是單頻網建設中一個重要的組成部分，長壽區目前主站和輔站均采用CTTBEXCITERXS激勵器（蘇州全波通信技術有限公司），該激勵器具備非線性預校正，指標優良。同時，在西山主站及羅圍山輔站各配置一臺GPS/BDX（蘇州全波通信技術有限公司），該GPS可以提供10MHz標準頻率和每秒一個脈沖的1PPS標準時間給激勵器，激勵器根據GPS提供的時間信息，配合從衛星機接收TS流的SIP中恢復出來的發射時刻信息，自動計算出本地延遲，確定發射時間，從而嚴格保證單頻網組網的頻率同步和時間同步。

3.2.3地面數字電視發射機、雙工器及發射天線（數字同步發射系統）西山主站采用KT-UDT515發射機（成都康特數字廣播電視設備有限公司），發射功率300W；羅圍山輔站采用AW-DT500-1發射機（蘇州全波通信技術有限公司），輸出功率500W。因為是DS17和DS19兩個頻道共用一套發射天線，因此，在西山及羅圍山兩個臺站各配置了一臺橋式雙工器，將兩個頻道的發射機輸出信號合為一路，并通過天饋線送至鐵塔上的4層4面偶極子發射天線進行信號發射。

3.2.4其他配套系統為了保證地面數字電視系統正常運行，還需對其他配套系統進行改造或者新增，如后備發電機、供配電系統、防雷接地系統、監控管理系統、空調冷卻系統等。

3.3系統設備冗余

為保證安全播出，在建設時就充分考慮了設備的冗余，每個站點、每個頻道均配置主備兩套衛星接收機、激勵器及發射機，主備發射機通過同軸轉換開關進行切換，當衛星接收機、激勵器或發射機出現問題，同軸轉換開關會檢測到異常，會在3s內自動轉換至備用系統，保證節目安全播出。

3.4場強覆蓋

該問題是實際調試中發現的一個比較突出的問題，在單個發射站點或多頻網的情況下，為了擴大覆蓋范圍，我們可以選擇加大發射功率，但是在單頻網中卻不能采用這種方法，一味增大發射功率是無用的，有時候還會起到反向作用，因為多個發射器發出的同頻信號彼此之間會產生影響，相互交疊會產生回波，使得網絡相干區的多徑特征惡化。考慮到上述情況，主站和輔站的功率控制在300W和500W。對于部分接收盲區，我們也不能忽視，計劃采用小型同頻發射器進行修補，保證整個長壽區域都在地面數字電視覆蓋范圍之下。

4結語

單頻網組網技術在地面數字電視行業中發揮了巨大的作用，它提高了頻譜的利用率，節省了大量的頻率資源并獲得了更大的覆蓋面，實現了更為平滑而且區域更大的覆蓋效果。目前，人們對于各方面的需求越來越高，在實際使用中，單頻網組網技術仍然需要不斷完善和發展，才能更好地滿足行業發展的需求。

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作者：張啟 單位：重慶市長壽區廣播電視臺